酒钢21000m3/h制氧空压机轴位移故障分析及解决方法

潘俊花

(甘肃钢铁职业技术学院,甘肃 嘉峪关 735100)

酒钢21000m3/h制氧空压机轴位移故障分析及解决方法

潘俊花

(甘肃钢铁职业技术学院,甘肃 嘉峪关 735100)

文章通过对酒钢21000m3/h制氧空压机轴位移检测系统故障停机的问题分析,着重阐述了轴位移检测装置的故障分析和解决方法。

轴位移；传感器；前置器；故障；安装调试

1 引 言

酒钢21000m3/h制氧1#～3#空压机均采用的是德国阿特拉斯科普克公司制造的GT098L3K1型离心压缩机。轴位移、轴振动是保证压缩机组安全、稳定运行的重要仪控参数。本文主要结合21000m3/h制氧1#～3#空压机发生的四起故障进行分析,对点检、检修、维护和安装调试中应注意的问题和解决的方法进行阐述。

2 轴位移测量原理和转子的运转特性

2.1 轴位移测量原理

压缩机组的轴位移一般采用电涡流传感器来测量,测量原理是由电涡流传感器和同其配套的前置器组成一个高频振荡器。该振荡器的振幅(间隔电压)随着传感器探头与被测物之间距离发生变化(减小)而变化(减小),探头线圈内的磁通量就会发生变化(增大),因而线圈产生的反电动势就会发生变化(增大)。所以,该振荡器的振幅就会衰减。衰减的幅度与传感器探头和金属被测物之间的距离呈正比。

2.2 转子的运转特性

转动设备在运转时,转子因本身特性会产生轴向窜动。转子的窜动只要不超过一定限度,就不会发生动静部件的碰撞。

3 轴位移故障现象及原因分析

3.1 故障1

2013年2月3日6：08分,动力厂21000m3/h制氧3#空压机三级轴位移测量值由-0.08 mm跳变至+0.31mm,触发连锁条件而跳机连锁停机。经对空压机开盖检查,探头安装紧固、无松动现象后；打窜轴测试,发现零点偏高+0.32mm,又进行一、三级探头和前置器的交叉试验后,判断为三级轴位移前置器故障,更换后正常。

原因分析：该轴位移检测装置于2011年12月2日3#空压机年修期间由德国阿特拉斯厂家提供并更换,运行14个月前置器出现零点飘移的设备故障是导致3#空压机停机的主要原因。

3.2 故障2

2013年5月21日15:20分,动力厂21000m3/h制氧3#空压机一、二级轴位移开始出现从-0.02mm波动至-0.1 mm 波动,21:42分跳变至-0.33 mm连锁停机。经检查轴位移前置器实际输出信号从8.56mA至8.95mA波动,触发连锁条件而跳机。判断为轴位移前置器故障,更换后正常。

原因分析：3#空压机一、二级轴位移前置器损坏导致输出信号波动超出跳机限值,是造成3#空压机停机的主要原因。

3.3 故障3

2013年8月7日17：21分,动力厂21000m3/h制氧1#空压机3-4级缸轴位移从-0.019mm跳变至-0.18mm,持续55秒后,由-0.18mm跳变至-0.34mm连锁停机。经检查确认传感器安装紧固、无松动现象,打窜轴进行测试,计算机显示的位移示值分别是-0.06mm和0.16mm,与现场检测用的百分表示值一致。为保证启机正常,对3-4级缸轴位移传感器进行了更换,同时将1-2级缸轴位移前置器与3-4缸轴位移前置器进行了互换,经再次打窜轴测试,计算机显示的轴位移示值与互换前位移示值一致,分别是-0.06mm和0.16mm。20:40分1#空压机启机后运行正常。

原因分析：①通过对更换下来的3-4级缸轴位移传感器进行校验、检查,确认测量传感器完好,因此排除轴位移传感器损坏导致跳机的可能性。②根据故障发生时3-4级缸轴振动、轴温等相关参数正常以及打窜轴测试的情况初步分析,轴位移前置器可能出现瞬间故障,导致位移测量值异常,从而造成1#空压机停机的可能性较大。

3.4 故障4

2013年9月12日1:53分,动力厂21000m3/h制氧1#空压机3-4级缸轴位移从-0.001mm跳变至-0.44mm,导致机组连锁停机。经仪表维护人员检查确认位移传感器接线安装紧固、无松动现象,随即对3-4级缸轴位移前置变送器进行了更换,3:30分位移前置变送器更换完毕。4:15分1#空压机重新启机后运行正常。

原因分析：故障前后,机组所有振动、1-2级缸轴位及其他机组参数均正常。通过对更换下来的1#空压机3-4级缸轴位移前置变送器进行校验、检查,发现其输出电流值跳变。其电子元器件连续使用时间过长老化损坏是造成此次故障的主要原因。

4 问题分析

4.1 前置器温度对轴位移检测装置的影响

根据上述故障现象及前置器箱的现场安装环境,经进一步检查,发现前置器温度较高。通过现场勘查发现,空压机轴位移及轴振动前置变送器保护箱均紧贴安装于空压机回油箱侧方,机组运转时环境温度较高且有振动。经红外测温枪实际检测,轴位移前置器夏季运行表面温度43℃～45℃,其他季节约38℃,虽符合前置器的工作环境温度要求在-30℃～50℃范围,但长期在此环境运行会对前置器的电气特性造成影响,从而缩短前置器电器元件的使用寿命。

4.2 同轴电缆接触不良对检测装置的影响

经对检测装置的延长电缆检查发现,机组内少量润滑油通过轴位移及轴振动测量探头延长电缆(同轴电缆)渗透至前置器表面。经测试,该油品绝缘且前置变送器全部采用密封胶封装。但系统对同轴电缆的安装有较高的要求,即同轴电缆在安装时不能存在扭应力,并且安装前必须用酒精清洗同轴电缆接头。如果存在接触不良或有污物存在,就会出现随机宽带脉冲干扰,而导致高频漏电造成示值波动。

4.3 涡流探头安装处温度对检测装置的影响

经几次开盖检查,测得涡流探头引线盒内温度达到65℃。虽然,几次故障不是因为该原因所致。但如果温度过高,将会引起不真实的振动指示并可能引起飘移,这一点极易被仪表维检人员忽视。出现此问题,极有可能是该处轴封漏汽所致,应引起重视。

4.4 干扰信号对检测装置的影响

在几次检修中,发现在现场接打手机时,仪表示值有较大的波动。特别是在前置器箱门打开的状态下,轴位移和轴振动都会产生较大的波动,而前置器箱门关闭的时候,只有轴振动信号有波动。

5 解决措施

(1)为改善前置变送器的运行环境,利用空压机检修机会,重新制作前置变送器保护箱,将其移位至距离回油箱约1.5米且高于回油箱的一级导叶检修平台上。以减小回油箱温度和渗油对检测装置造成的影响,保证前置器的可靠运行,延缓前置变送器的劣化趋势,延长使用寿命。

(2)将前置器箱移位到一级导叶检修平台后,同轴电缆由低向高的走向不会因机壳少许漏油而出现电缆表面被油浸蚀的现象,但要定期对同轴电缆和机体之间的绝缘性能进行测试,检查前置器信号线对地绝缘是否良好,同轴电缆有否破皮,接地电阻是否满足要求。

(3)利用检修的机会,对轴封采取可靠的隔热处理,保证涡流探头安装处的温度在65℃以下。并要求现场操作人员定期对轴封进行漏汽检查,确保轴封良好。仪表维检人员应定期对该处的温度进行实时检测,确保涡流探头的安装条件符合技术要求。

(4)对于电磁干扰对轴位移检测装置的影响,除了保证前置器箱的密封性能良好和延长电缆及信号电缆屏蔽层的可靠接地以外,要对现场点检、检修人员进入现场禁止接打电话和现场操作用电设备进行要求和规范。防止发生因信号干扰问题导致的误停机事故。

6 结 论

通过2016年发生的3次轴位移停车故障,轴位移检测装置的运行环境非常重要,虽然满足于仪表使用说明书的环境要求,但仪表处于长期运行状态,高温、电磁干扰、安装缺陷等都会给设备的稳定运行带来较大的设备、安全隐患。因此,在进行轴位移检测装置设备点检、维护、检修时,上述问题应引起足够的重视并采取相应的措施,避免在设备运行中出现仪表故障而引发的误停机事故。

[1]《石油化工仪表自动化培训教材》编写组.旋转机械状态监测及控制系统[M].北京：中国石化出版社,2010.

[2]盛兆顺,尹琦岭.设备状态检测与故障诊断技术及应用[M].北京：化学工业出版社,2003.

10.13939/j.cnki.zgsc.2016.49.081